Питання для самоконтролю

1. Яка різниця між поняттями “екосистема” і “біогеоценоз”?

2. Дайте визначення понять “біотоп”, “біоценоз”.

3. Які компоненти виділяються в структурі екосистеми?

4. Які характеристики має будь-яка екосистема?

5. Що таке продуценти, консументи і редуценти?

6. Що називається гомеостазом? Що таке гомеостатичне плато?

7. Що таке сукцесія? Які існують види сукцесії?

8. Опишіть екосистему коралового рифу і промислового міста.

9. За якими ознаками розрізнюються екосистеми?

10. Наведіть біомну класифікацію екосистем.

11. Які виділяються екосистеми за джерелом енергії?

12. Що таке біогеохімічний кругообіг?

13. Які основні типи біогеохімічних кругообігів?

14. Що таке „екологічна ентропія”?

15. Сформулюйте правила 1 % і 10 %.

16. Які існують типи екологічних пірамід?

17. Для яких екосистем характерна „перевернена” піраміда біомаси?

5 Загальні уявлення про біосферу

Термін „біосфера” утворений з грецьких слів „bios” - життя і „sphaira” - сфера. Уперше термін „біосфера” з'явився в роботі відомого австрійського геолога Е. Зюсса „Походження Альп” (1875 р.), в якій він виділив атмосферу, гідросферу, літосферу і біосферу (сферу життя). Основоположником сучасних уявлень про БС є наш великий співвітчизник В.І. Вернадський (1863-1945). В.І. Вернадський розглядав БС не як просту сукупність живих організмів, а як єдину термодинамічну систему, в якій відбувається постійна взаємодія усього живого з неорганічними умовами довкілля. БС включає в себе область активного життя, що охоплює нижні шари атмосфери (тропосфери), Всесвітній океан, поверхню суші з біогенними ландшафтами і, нарешті, частину земної кори, в якій на глибинах в сотні й тисячі метрів у підземних водах існують мікроорганізми. Склад і будова БС зумовлені сучасною і минулою життєдіяльністю всієї сукупності живих організмів (живої речовини).

Верхня межа БС, за В.І. Вернадським, є променевою (зумовлена наявністю короткохвильового ультрафіолетового проміння, від якого життя Землі захищає озоносфера), а нижня межа – термічною (наявністю високих температур). Межі БС звичайно визначаються від рівня 20-22 км над земною поверхнею до 11 км в глибину океану (і на найбільших глибинах є форми життя). Фактично потужність БС набагато менша: від поверхні Землі до 6-7 км над нею, тобто приземний шар атмосфери, де зберігаються умови, за яких ідуть нормальні біохімічні процеси, до глибинної ізотерми 100 ^оС на суші (за даними надглибокої свердловини на Кольському півострові близько 6 км від земної поверхні) і максимальної глибини 10924-11034 м в океані. За даними Ф.Я. Шипунова (1980 р.), найбільшу товщину БС має на тропічних широтах – 22 км, найменшу – на полярних – 12 км.

Як зазначає Ф. Рамад [15], „біосферу можна зобразити як частину планети, яка включає сукупність живих істот і у якій можливе постійне життя”. Для численних характеристик БС основоположними є: 1) всюди завжди є вода в рідкому стані; 2) в БС постійно проникає сонячна радіація, яка являє собою єдине джерело енергії; 3) існують постійні та різноманітні форми життя.

Основними типами речовин БС за В.І. Вернадським є: 1) жива речовина - рослини, тварини і мікроорганізми; 2) біогенна речовина - органічні і органо-мінеральні продукти, створені живими організмами протягом геологічної історії планети (торф, вугілля, горючі сланці, нафта і інші нафтіди - продукти трансформації сонячної енергії, поховані в надрах Землі); 3) косна (нежива) речовина - гірські породи неорганічного походження і вода, які представляють субстрат або середовище для мешкання живих організмів; 4) біокосна речовина - результат синтезу живої і косної речовини (осадові гірські породи, кори вивітрювання, мули, ґрунти), співвідношення між живими і неорганічними компонентами в біокоснiй речовині варіює в широких межах.

За структурою БС являє собою якісно різнорідне і відносно кількісного вмісту компонентів асиметричне утворення. Виділяють такі види неоднорідності БС [16]: 1) агрегатна (складається із взаємодії трьох агрегатних станів - твердого, рідкого і газоподібного); 2) просторова (полягає в нерівномірності розподілу речовини і структур); 3) енергетична (виражається в нерівномірному розподілі по земній поверхні сонячної енергії і в неоднаковому співвідношенні речовини і енергії в тілах БС); 4) геохімічна (нерівномірність розподілу атомів різних хімічних елементів); 5) зональна (нерівномірне по широтних зонах розселення органічних форм і відкладення продуктів їх життєдіяльності).

Верхня частина БС, куди проникає сонячне світло і де можливий фотосинтез, називається фітосферою. Відомо, що у процесі фотосинтезу із CO₂, H₂O та мінеральних елементів відбувається утворення органічних субстанцій, необхідних для життя. Схематично реакцію фотосинтезу можна представити таким чином: .

У нижню частину БС сонячне світло не проникає, процеси фотосинтезу неможливі і утворення біомаси з мінеральних сполук (хемосинтез) істотного значення не має. Цю область підземних глибин материків з ізотермами понад 100 ^оС та значних (темних) глибин морів і океанів іменують редусферою [17]. Процес синтезу органічних речовин із CO₂, але не за рахунок сонячної енергії, як під час фотосинтезу, а за рахунок енергії, яку одержують при окисленні NH₃, H₂S та інших відновлених неорганічних сполук, яке здійснюється бактеріями-хемосинтетиками (азото-, сірко- або залізобактеріями) у ході їх життєдіяльності, називається хемосинтезом.